moea_joint
109年
[石油開採] 岩石力學、岩石與礦物學
第 19 題
片狀結構中的正四面體僅一個氧原子未與其他共用，其構造的基本單位為何？
- A (Si$_4$O$_{11}$)$^{8-}$
- B (Si$_2$O$_6$)$^{4-}$
- C (Si$_4$O$_{10}$)$_2^{8-}$
- D (Si$_2$O$_7$)$^{6-}$
思路引導 VIP
請你先閉上眼想像一個正四面體，它總共有四個頂角（氧原子）。如果題目告訴你只有「一個」頂角是自己獨有的，而其他三個頂角都必須跟鄰居「共享」，那麼請你算算看，這一個矽原子實質上平均分配到了幾個氧原子呢？算出這個比例後，你覺得哪一個化學式的矽氧比例跟它是一致的？
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AI 詳解
AI 專屬家教
同學觀察得很仔細，恭喜你準確地選出了正確答案！這題的核心在於理解矽酸鹽礦物中「氧原子共用」的程度與化學式之間的對應關係。
矽酸鹽的結構邏輯
在**片狀矽酸鹽（Phyllosilicates）**的構造中，每個 $[SiO_4]^{4-}$ 正四面體會有三個頂角的氧原子與相鄰的四面體共用。這意味著在計算基本單位時，每個矽原子（$Si$）擁有 1 個完全屬於自己的氧原子，以及 3 個「與人對分」的氧原子。經過簡單的計算，每個 $Si$ 對應的氧原子數為 $1 + (3 \times 0.5) = 2.5$ 個。因此，其最簡比例為 $1:2.5$，也就是 $Si_2O_5$。若為了符合晶格中電荷的平衡與結構重複性，我們常將其寫成 $(Si_4O_{10})^{4-}$，而選項 (C) 的 $(Si_4O_{10})_2^{8-}$ 正是基於此比例演變而來的基本構造單元。
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